Jag använde den här för att få fram ripplet.
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_ ... mps_e.html
Men man kan räkna ut det för hand också:
U = L*dI/dt -> dI = U * dt / L
33v ut och 66V in ger 50% pulsbreddsförhållande och störst rippel. Vid 100kHz 50% duty är dt=5 us.
dI = 33 V * 5 *10^-6 s / (27 * 10^-6 H)
dI = 33 * 5 / 27 A = 6A
Genom induktansen går strömmen upp till 13A och ner till 7A under varje cykel, vilket betyder att kondensatorn laddas med de strömmarna, samtidigt som den urladdas av lasten. Eftersom att kondensatorn är ganska stor, och frekvensen är hög, hinner kondensatorn inte ändra spänning så mycket under en period.
EDIT: dom här kretsarna är ju gjorde för att hålla en konstant spänning, inte konstant ström. Konstant spänning kräver stor kondensator, men inte så stor induktans. Konstant ström kräver istället stor induktans, och liten kondensator.
EDIT2:
Din last är ju ett batteri, som man säga är en gigantisk kondensator med låg inre resistans. Rippelströmmen minskar inte av att koppla en liten 150uF kondensator parallellt med batteriet, för den kommer bara leda undan några mA från den stora "kondensator" den är parallellkopplad med.
Batteriladdare med buck converter
Re: Batteriladdare med buck converter
Ju mer jag får reda på desto mer förstår jag hur lite jag fattar.
Induktansens egenskap är ju främst att minska hastigheten på strömförändring. Då tycker jag det verkar konstigt att en buck konverter kan hålla så pass jämn utspänning samtidigt som strömripplet blir så stort. Jag trodde tvärt om att strömmen blev ganska jämn, men att spänningen kunde variera desto mer. Men det blir alltså så helt enkelt för att induktansen är för liten.
Värre blir det ju då om jag vill ladda med 1.0 A eller 0.5A ... skulle ju bli helt omöjligt om strömripplet var på 6A! Får ju öka induktansen minst 10-20 gånger för att få vettiga värden. Då får jag plötsligt en väldigt mycket dyrare induktans... (tankarna går genast till mina kära linjära effekttransistorer som är så snälla att jobba med, bara jag har en GIGANTISK kylfläns!)
EDIT: skulle passa fint med en 220 µH spole ... då får jag 0.45 A rippel vilket duger utmärkt. I nödfall skulle jag kunna leva med 1A rippel också.
EDIT2: funderar lite på HF-störningar också, de ringningar som brukar uppstå och som brukar vara >1 MHz, ofta 10-100MHz... om kärnan i induktansen hade varit ideal hade ju inget sådant sluppit igenom alls, men jag antar att dessa höga frekvenser slår igenom helt enkelt för att induktansen har en övre frekvensgräns. Om man skulle koppla en mycket mindre induktans med bättre frekvensegenskaper i serie med den stora så kanske den kunde ta en stor del av detta problem (nu spekulerar jag bara), samtidigt som man parallellkoppar elektrolyterna på utgångar och ingångar med bra kondingar, kanske keramiska eller polypropen, på en 100nF eller så?
EDIT3: inser att jag inte hinner bygga min laddare färdigt innan jag *måste* börja testa de 12 LiFePO4 celler jag ska testa. (trodde det skulle vara relativt enkelt
) Det innebär att jag idag kommer att koppla upp en BMS och ladda cellerna i två separata rader med 6 celler i varje (istället för 12 celler i serie) med mitt 30V - 20A labbagg.
EDIT4: men detta är ju så pass intressant att jag givetvis ändå kommer att fortsätta. Men jag kanske får prioritera lite annat också, så det kan dra ut på tiden lite mer. (som alla mina projekt brukar göra).
Induktansens egenskap är ju främst att minska hastigheten på strömförändring. Då tycker jag det verkar konstigt att en buck konverter kan hålla så pass jämn utspänning samtidigt som strömripplet blir så stort. Jag trodde tvärt om att strömmen blev ganska jämn, men att spänningen kunde variera desto mer. Men det blir alltså så helt enkelt för att induktansen är för liten.
Värre blir det ju då om jag vill ladda med 1.0 A eller 0.5A ... skulle ju bli helt omöjligt om strömripplet var på 6A! Får ju öka induktansen minst 10-20 gånger för att få vettiga värden. Då får jag plötsligt en väldigt mycket dyrare induktans... (tankarna går genast till mina kära linjära effekttransistorer som är så snälla att jobba med, bara jag har en GIGANTISK kylfläns!)
EDIT: skulle passa fint med en 220 µH spole ... då får jag 0.45 A rippel vilket duger utmärkt. I nödfall skulle jag kunna leva med 1A rippel också.
EDIT2: funderar lite på HF-störningar också, de ringningar som brukar uppstå och som brukar vara >1 MHz, ofta 10-100MHz... om kärnan i induktansen hade varit ideal hade ju inget sådant sluppit igenom alls, men jag antar att dessa höga frekvenser slår igenom helt enkelt för att induktansen har en övre frekvensgräns. Om man skulle koppla en mycket mindre induktans med bättre frekvensegenskaper i serie med den stora så kanske den kunde ta en stor del av detta problem (nu spekulerar jag bara), samtidigt som man parallellkoppar elektrolyterna på utgångar och ingångar med bra kondingar, kanske keramiska eller polypropen, på en 100nF eller så?
EDIT3: inser att jag inte hinner bygga min laddare färdigt innan jag *måste* börja testa de 12 LiFePO4 celler jag ska testa. (trodde det skulle vara relativt enkelt
) Det innebär att jag idag kommer att koppla upp en BMS och ladda cellerna i två separata rader med 6 celler i varje (istället för 12 celler i serie) med mitt 30V - 20A labbagg.EDIT4: men detta är ju så pass intressant att jag givetvis ändå kommer att fortsätta. Men jag kanske får prioritera lite annat också, så det kan dra ut på tiden lite mer. (som alla mina projekt brukar göra).
Senast redigerad av jesse 8 mars 2010, 13:51:24, redigerad totalt 1 gång.
Re: Batteriladdare med buck converter
Kod: Markera allt
Värre blir det ju då om jag vill ladda med 1.0 A eller 0.5A ... skulle ju bli helt omöjligt om strömripplet var på 6A!Finns en formel för diskontinuerligt läge om du trycker på Help i min senaste länk.
Re: Batteriladdare med buck converter
Tack, er hjälp är ovärderlig!
Jo, jag såg det... vet iofs inte hur viktigt det är med ström ripplet när jag funderar på saken. Även med högre ström (10A) så påverkar det inte så extremt mycket om det varierar mellan 6 och 14 A , bara jag kan reglera medelvärdet, eftersom det framför allt är state of charge (SOC) jag vill ha koll på, viket bör vara integralen av strömmen, och då är det medelvärdet som är intressant. Cellerna i sig klarar ju laddströmmar på 200A så i det avseendet är det ju ingen risk.
Så i praktiken kan jag använda en 20A Allegro strömsensor i serie med cellerna, filtrera mätresultatet så jag får ett medelvärde, och återmata detta så att LM5116 reglerar duty-cyclen därefter. Då borde ju detta ge en kontrollerbar medelström ut, oavsett spänningen över cellerna.
Det som påverkas av ripplet är kanske spänningen över cellerna, som ska mätas i förhållande till strömmen, men det verkar som om detta ändå kommer att ge marginella spänningsförändringar. Om jag kan minska ripplet till låt säga 3A istället för 6A så klarar jag kraven. Har ju även både analogt och flera digitala filter på BMS:en som ska filtrera bort högre frekvenser, så den borde fungera bra med lite rippel.
Jo, jag såg det... vet iofs inte hur viktigt det är med ström ripplet när jag funderar på saken. Även med högre ström (10A) så påverkar det inte så extremt mycket om det varierar mellan 6 och 14 A , bara jag kan reglera medelvärdet, eftersom det framför allt är state of charge (SOC) jag vill ha koll på, viket bör vara integralen av strömmen, och då är det medelvärdet som är intressant. Cellerna i sig klarar ju laddströmmar på 200A så i det avseendet är det ju ingen risk.
Så i praktiken kan jag använda en 20A Allegro strömsensor i serie med cellerna, filtrera mätresultatet så jag får ett medelvärde, och återmata detta så att LM5116 reglerar duty-cyclen därefter. Då borde ju detta ge en kontrollerbar medelström ut, oavsett spänningen över cellerna.
Det som påverkas av ripplet är kanske spänningen över cellerna, som ska mätas i förhållande till strömmen, men det verkar som om detta ändå kommer att ge marginella spänningsförändringar. Om jag kan minska ripplet till låt säga 3A istället för 6A så klarar jag kraven. Har ju även både analogt och flera digitala filter på BMS:en som ska filtrera bort högre frekvenser, så den borde fungera bra med lite rippel.
Re: Batteriladdare med buck converter
Vad är cellernas inre resistans?
Ifall den är 1 mohm blir ju spänningsripplet över varje cell 6mV vid 6A rippel.
Vad är förresten korrekt rippelström, är det 6A som jag säger, eller är det 3A, eftersom amplituden är 3A?
Ifall den är 1 mohm blir ju spänningsripplet över varje cell 6mV vid 6A rippel.
Vad är förresten korrekt rippelström, är det 6A som jag säger, eller är det 3A, eftersom amplituden är 3A?
Re: Batteriladdare med buck converter
Men vad är induktansen i batterikretsen? Enstaka µH har stor betydelse och det blir det ju lätt bara av slingans yta! 
Duger det inte kan man hänga på en extra induktans och en kondensator efter denna, och det gör man ju också ofta i switchade nätdelar.
Nu är jag ingen expert på batterier, men är verkligen deras impedans låg vid höga frekvenser? Jag har för mig att den ökar mot ökande frekvens, i alla fall för vissa typer. Det känns också som att det borde bli så med tanke på att det är joner som det rör sig om.
Det kan vara bra att ange om man menar pk-pk, RMS, halva pk-pk, toppavvikelsen från medel eller något annat när man pratar om rippelström just av den anledningen att det är svårt att veta annars. Kondensatorers märkström anges ju som RMS i alla fall, men ska man räkna på utspänningens rippel eller så så är det ju ofta pk-pk eller toppavvikelsen från medel man är intresserad av.
Duger det inte kan man hänga på en extra induktans och en kondensator efter denna, och det gör man ju också ofta i switchade nätdelar.Nu är jag ingen expert på batterier, men är verkligen deras impedans låg vid höga frekvenser? Jag har för mig att den ökar mot ökande frekvens, i alla fall för vissa typer. Det känns också som att det borde bli så med tanke på att det är joner som det rör sig om.
Det kan vara bra att ange om man menar pk-pk, RMS, halva pk-pk, toppavvikelsen från medel eller något annat när man pratar om rippelström just av den anledningen att det är svårt att veta annars.
Kondensatorers märkström anges ju som RMS i alla fall, men ska man räkna på utspänningens rippel eller så så är det ju ofta pk-pk eller toppavvikelsen från medel man är intresserad av.Re: Batteriladdare med buck converter
Jag talar om delta-I, dvs. (Imax - Imin), eller pk-pk. Vid 90 kHz och 27µH fick jag delta-I till 6A. (det var väl de data du använde, bearing?)
Vid 150 kHz (den rekommenderade switchfrekvensen i ett av fallen simulerade av National) och 67 µH får jag 1.46A pk-pk viket duger alldeles utmärkt. Vid 90 kHz får jag 2.44A vilket också är OK, men jag börjar som sagt luta åt att rippelströmmen kan få vara ganska stor (flera A) utan att det påverkar laddningsproceduren eller cellerna nämnvärt.
Rippelströmmnen blir som högst vid en halvering av spänjingen (Uut = Uin / 2) och sjunker om Uut är högre eller lägre. Uut kommer att variera mellan 24 och 50 volt beroende på SOC, men håller sig vanligtvis kring 40 volt.
Vid 150 kHz (den rekommenderade switchfrekvensen i ett av fallen simulerade av National) och 67 µH får jag 1.46A pk-pk viket duger alldeles utmärkt. Vid 90 kHz får jag 2.44A vilket också är OK, men jag börjar som sagt luta åt att rippelströmmen kan få vara ganska stor (flera A) utan att det påverkar laddningsproceduren eller cellerna nämnvärt.
Rippelströmmnen blir som högst vid en halvering av spänjingen (Uut = Uin / 2) och sjunker om Uut är högre eller lägre. Uut kommer att variera mellan 24 och 50 volt beroende på SOC, men håller sig vanligtvis kring 40 volt.
Re: Batteriladdare med buck converter
Helv*te också, håller på och läser en amerikansk bok om induktanser, men deras enheter är ju förfärliga. Det blandas vilt inch med kvadratmm och i formlerna ska inbland anges frekvens i kHz, i andra fall i Hz, induktans ibland i H och ibland i mH, och så har de fula konstanter inbakade i alla formler för att korrigera mellan dessa fula enheter... det värsta är att det inte alltid framgår vad dom vill ha för enheter in i alla formler, eller vad man förväntas få ut. Har man tur så tar de ett exempel, där man kan se: jasså L ska anges i mH i den här formeln, jaha, tråddiamelern ska vist vara inch men arean i mm² 
Så det blir att ta en paus, klarar inte av mer just nu. Men sen kommer jag att vara expert på induktanser 
Så det blir att ta en paus, klarar inte av mer just nu. Men sen kommer jag att vara expert på induktanser 
Re: Batteriladdare med buck converter
jesse, Du är inte ensam om att få gallfeber på sådant trams..
Annars är det en formel som vill ha t.ex [mH] istället för [H] så multiplicerar man bara in en 10^-3 faktor i formeln. Så blir det SI
En styggelse inom värmeberäkningar är ju annars "BTH"..
Annars är det en formel som vill ha t.ex [mH] istället för [H] så multiplicerar man bara in en 10^-3 faktor i formeln. Så blir det SI
En styggelse inom värmeberäkningar är ju annars "BTH"..
Re: Batteriladdare med buck converter
Ja, det är ju väldigt trevligt med kylmaskiner/värmepumpar med ineffekten angiven i kW och kyl/värmeeffekt i BTU per timme så att man lätt ser köld/värmefaktorn ... eller vänta nu...
Re: Batteriladdare med buck converter
En krets som man förut hittade lite varstans är UC384X. Finns från flera tillverkare och med max duty 50% eller 100%.
Är en currentmode controller som ofta används i primärswitchade flybackomvandlare.
Den är billig och gjord för att driva en yttre MOSFET. Man styr den med en spänning som avgör vid vilken ström den skall slå av transistorn.
Sen slås transistorn till igen av den inbyggda oscillatorn. För att helt enkelt ställa in den ström du vill ladda med behövs då bara en spänning in till kretsen. Det förutsätter dock att strömripplet är förhållandevis lågt, men den kan ju jobba på rätt hög frekvens, så det borde väl gå bra.
/Magnus
Är en currentmode controller som ofta används i primärswitchade flybackomvandlare.
Den är billig och gjord för att driva en yttre MOSFET. Man styr den med en spänning som avgör vid vilken ström den skall slå av transistorn.
Sen slås transistorn till igen av den inbyggda oscillatorn. För att helt enkelt ställa in den ström du vill ladda med behövs då bara en spänning in till kretsen. Det förutsätter dock att strömripplet är förhållandevis lågt, men den kan ju jobba på rätt hög frekvens, så det borde väl gå bra.
/Magnus
Re: Batteriladdare med buck converter
Average current mode är ju en annan variant, och då blir det exakt även om ripplet inte är lågt:
http://focus.ti.com/lit/ml/slup091/slup091.pdf
Det finns några kontrollerkretsar som är gjorda just för sådan kontroll, men en vanlig kontroller-IC för spänningsmodsomvandlare skulle gå att använda tillsammans med ett par externa operationsförstärkare.
http://focus.ti.com/lit/ml/slup091/slup091.pdf
Det finns några kontrollerkretsar som är gjorda just för sådan kontroll, men en vanlig kontroller-IC för spänningsmodsomvandlare skulle gå att använda tillsammans med ett par externa operationsförstärkare.
Re: Batteriladdare med buck converter
Jo, jag hade nog tänkt använda en "färdig" krets (antagligen LM5116 - den har 1.25 volt feedback) som är avsedd för reglering av utspänningen, men jag tänkte modda den så att jag mäter strömmen istället och för in medelvärdet på referensingången. Har dock inte ritat något i detalj än, men principen ungefär... tänkte använda en Allegro strömsensor för enkelhetens skull. Har en 20A sensor liggande.
Re: Batteriladdare med buck converter
Det borde gå att få att fungera
Hur hade du tänkt göra med transformator och sånt där? Att bara använda 60V-lindningen på den där isolationstrafon kommer tyvärr inte fungera särskilt bra
Egentligen borde jag sova
Hur hade du tänkt göra med transformator och sånt där? Att bara använda 60V-lindningen på den där isolationstrafon kommer tyvärr inte fungera särskilt bra
Egentligen borde jag sova
